close
تبلیغات در اینترنت
خرید دامنه
دانلود-مقاله معدنی- ماشین های حفاری بازویی Your SEO optimized title
ماشین های حفاری بازویی
چهارشنبه 25 فروردين 1395 ساعت 11:50 | بازدید : 94 | نویسنده : مجید ظفری | ( نظرات )

آشنایی:
اصولا ماشین های تونل کنی را به دو گروه کلی ماشین های بازویی (Road Header) و ماشین های تمام مقطع (TBM) تقسیم می کنند. ما در پست امروز ماشین های بازویی را مورد بررسی و شرح قرار می دهیم.

 

در ماشین های بازویی، یک یا چند بازوی حفار وجود دارد که سطح مقطع آنها به مراتب کمتر از سطح مقطع تونل است و با جا به جا کردن آن در نقاط مختلف مقطع، تونل را حفاری می کنند.

ماشین های بازویی از سال ۱۹۴۰ میلادی در کشورهای اروپایی مورد توجه قرار گرفت و طی سال های ۱۹۵۰ میلادی، انواعی از آن در صنعت حفر تونل به کار رفت. تکامل این ماشین در شوروی سابق باعث شد که مدل روسی آن PK3 در سال ۱۹۶۱ میلادی در انگلستان مورد استفاده قرار گرفت.
با تکامل ماشین بازویی، تعداد زیادی از آنها در معادن زغال کشور انگلستان به کار گرفته شد. قابلیت انعطاف این ماشین اجازه میداد که لایه های مختلف، به طور جداگانه حفاری شود و نیز به کمک آن میشد تونلهای با شکل مختلف را حفر کرد. از نظر ابعاد مقطع نیز در محدوده وسیعی کارایی داشت و تونل هایی با سطح مقطع ۱۰ تا ۲۵ متر مربع با آن حفر میشد.
در سال های اخیر، کوشش هایی زیادی انجام گرفته است تا با این ماشین ها بتوان تونل های بزرگتر را با سرعت بیشتر و در سنگ های سخت تر حفر کرد. این امر باعث شد که وزن دستگاه کاهش یافته و کاربرد آن نیز بیشتر گردد.
کاربرد این دستگاه آنقدر وسیع شد که به مدل و طرح های مختلف جهت کار در معدن، راهسازی و… مورد استفاده قرار گرفت. هم اکنون مدل های مختلف آن در ایران نیز وجود دارد که یک نمونه از آن در معدن زغال سنگ طبس مشغول به کار می باشد.
برای مثال در تونلسازی در جایگاه سنگ سخت ولی در معدنگاری برای حفر زغال نیز به کار میرود به نمودار زیر توجه کنید:

اغلب ماشین های حفار بازویی دارای قسمت های زیر هستند:
۱) تاج حفار
۲) بازوی هیدرولیکی که تاج حفار را به محل مورد نظر می رساند
۳) بخشی برای ایجاد امکان حرکت افقی کلگی
۴) بخش بارگیری
۵) تسمه نقاله برای انتقال مواد حفاری شده
۶) اتاقک اصلی شامل کنترل های الکتریکی و هیدرولیکی و کابین اپراتور

اجزای دستگاه
مهمترین اجزای ماشین عبارتند از: بدنه، موتور، بازو، سرمته، ناخن های حفار و سیستم بارگیری است که در ادامه به شرح آنها می پردازیم.

Road Header (04)

بذنه:
بدنه دستگاه معمولا مرکب از از یک ارابه چرخ زنجیری است که تحرک آن را تامین می کند. ابعاد ارابه دستگاه متفاوت است و به ظرفیت مورد نظر بستگی دارد

موتور:
موتور اصلی دستگاه معمولا برقی است که سیستم های هیدرولیک ماشین را تغذیه می کند. توان کلی دستگاه متفاوت است و بسته به ابعاد ماشین تغییر می کند.

بازو:
بازو یکی از مهمترین قسمت های دستگاه است که به بدنه مفصل شده و قادر است امتداد افقی و قائم حرکت کند. در بعضی از ماشین ها، بازو حالت تلسکوپی دارد و با استفاده از سیستم هیدرولیک کوتاه و بلند می شود.
اگر چه تعداد بازوها معمولا یکی است ولی در بعضی از ماشین ها، دو یا سه بازو تعبیه می شود. حرکت بازو به وسیله موتور هیدرولیکی تامین می شود با حرکت بازو در جهات مختلف سرمته در نقاط مختلف مقطع قرار می گیرد و بدین ترنیب قادر است تونل هایی با شکل های متفاوت را حفر کنیم.

سرمته:
از نظر وضعیت کار سرمته نسبت به بازو، ماشین ها به دو نوع با برش شعاعی و با برش عرضی تقسیم می شوند:
الف) ماشین با برش شعاعی (تاج مخروطی):

Road Header (05)

در این نوع، محور دوران سرمته که حالت مخروطی دارد، در امتداد محور بازو است و قطر آن از ۵۰ تا ۱۵۰ سانتی متر تغییر می کند. در این سیستم، مولفه نیروهایی که برای حفر سنگ اثز می کنند، به سوی بدنه ماشین متمایل است و در نتیجه ممکن است سبب سرخوردن یا چپ شدن ماشین بشود. بنابرین باید وزن بدنه بیشتر باشد و در جهت عرضی نیز ماشین مهار شود.

ب) ماشین با برش عرضی (تاج طبلکی):

Road Header (06)

در این ماشین ها، سرمته که به صورت یک استوانه دوار است، حول محوری است که عمود بر محور بازو قرار دارد، می چرخد. از آنجا که واکنش زمین در برابر حفاری در امتداد محور بازو است لذا این واکنش در اثر وزن ماشین خنثی می شود و بنابرین ضرورتی ندارد که ماشین را در جهت عرضی ببندند. در عوض، جک هیدرولیکی که بازو را به بدنه ماشین متصل می سازد، باید نیروهای بزرگی را تحمل کند.
بر اساس مطالعاتی که در مقایسه این دو نوع ماشین انجام گرفته است، می توان گفت که ماشین های با برش عرضی از نظر نسبت وزن به توان اعمالی از نوع شعاعی مناسب ترند، این نسبت در مورد ماشین های با برش عرضی ۳/۰ تا ۶/۰ کیلووات بر تن و در مورد ماشین های شعاعی ۱۵/۰ تا ۳/۰ کیلووات بر تن است.
یکی از امتیازات ماشین های با برش عرضی آن است که از آنها می توان برای حفر ترانشه و گودال نیز استفاده کرد.

مقایسه رادهدر تاج حفار مخروطی و تاج حفار طبلکی
تحلیل بردارهای سرعت سرمته:
بردارسرعت چرخشی و سرعت برشی ، بردار سرعت منتجه ای را بوجود می آورند . زاویه این بردار نسبت به محور بازو بستگی به نسبت سرعت های چرخشی و برشی دارد.
لغزش دستگاه در اثر نیروهای عکس العمل
ایجاد تکان های شدید تر در تاج های مخروطی به علت گشتاور عکس العمل وارد به تاج

Road Header (07)

ناخن های حفار:
ناخن ها که در سطح جانبی سرمته به صورت مارپیچ جایگذاری می شوند، از جمله مهمترین اجزای ماشین ها هستند و مستقیما عحل حفر را بر عهده دارند شیوه نصب مارپیچ، سبب می شود که هر ناخن، شیاری را که ناخن ردیف قبلی کنده است، وسیع تر کند. این امر وقتی انجام می گیرد که فاصله بین ناخن ها مساوی باشند.


از نظر شکل ناخن ها را به سه گروه با تماس نقطه ای، شعاعی وسیع، خمیده به سمت جلو تقسیم می کنند.

الف- ناخن های با تماس نقطه ای:
این ناخن ها به شکل مخروط متقارنی هستند که نوک تیزی دارند یکی از ویژگی های مهم این ناخن ها قابلیت چرخش حول محورشان است و بدین ترتیب می توان پس از سایش هر قسمت از ناخن، با چرخاندن آن از بخش تازه ای از نوک آن استفاده کرد. این امر سبب می شود که فاصله زمانی تعویض ناخن ها طولانی تر شود. به نظر میرسد که این ناخن ها، از انواع شعاعی قوی تر و محکم تر باشند. این ناخن ها همراه با جت آب به کار روند، راندمان بالاتری دارند.

ب- ناخن های شعاعی وسیع:
بدنه این ناخن ها به حالت شعاعی در جسم سرمته قرار می گیرد. ولی نوک آنها به سمت جلو خمیده است. از جمله ویژگی های مهم این ناخن ها بالا بودن راندمان حفاری و پایین بودن میزان گردوغبار تولید شده است. این ناخن ها را میتوان در سنگ های ضعیف تا نسبتا مقاوم به کار برد، این ناخن ها برای حفر سنگ های خیلی سخت و مقاوم مناسب نیستند زیرا به سرعت صدمه می بینند و ارتعاش زیادی تولید می کنند و راندمان حفاری آنها کاهش می یابد.

ج- ناخن های خمیده به سمت جلو:
این ناخن ها را به حالت خمیده به سمت جلو بر روی سرمته نصب می کنند. زاویه تمایل ناخن ممکن است ۴۵ یا ۳۰ درجه باشد که نوع اخیر را به نام ناخن های نیمه خمیده به سمت جلو می نامند. این ناخن ها به گونه ای طراحی شده اند که به هنگام حفر نسبت به انواع شعاعی، رانش محوری بیشتری را منتقل می سازند و در عین حال به طور موفقیت آمیزی همراه با جت آب به کار می روند.

* البته در سال های اخیر تحقیقات بسیاری انجام گرفته که علاوه بر نوع آلیاژی که برای ساخت این ناخن ها به کار میرفت (کربن تنگستن و نوک الماسی و…) توانسته اند آنها را با آلیاژ با مقاومت و سختی بیشتر در مقابل سایش ، اصطکاک ، گرما و فشار داشته باشد و عمر مفید آنها را افزایش داده اند. همچنین توانسته اند با ترکیب ناخن ها در یکدیگر راندمان آنها را بالا ببرند در بعضی از سنگ ها مثل گرانیت که سختی بسیار بالایی دارند با اضافه کردن جت آب، لیزر، شعله راندمان حفاری را فوق العاده بالا ببرند.

مته های برش:

مته های گوه ای

Road Header (09)

دیسک های برش

مته های دکمه ای

مته های مخروطی

Road Header (12)

مته های غلطان

بارگیری
در رادهدری دارای تاج طبلکی جهت چرخش تاج موجب سهولت بارگیری شده اما در رادهدری تاج مخروطی مقداری از سنگ های خرد در خارج از محدوده سینی جمع کننده ریخته و این امر لزوم بارگیری مجدد را اجتناب ناپذیر می کند؛ مواد حفاری شده به وسیله خود ماشین جمع آوری و بارگیری می شوند، بنابرین هر ماشین یک سیستم بارگیری دارد که در ماشین های مختلف متفاوت است. تقریبا در تمام ماشین ها، در جلو دستگاه و زیر سرمته، یک سینی وجود دارد که سیستم بارگیری در داخل آن نصب می شوند. در بعضی از ماشین ها دو بازوی گازانبری خرچنگی وجود دارد که موارد کنده شده را بر روی یک نوار زنجیری می ریزند و به کمک آن مواد را به پشت ماشین منتقل می کنند.
در نوع دیگری از ماشین ها در داخل سینی یک صفحه پره دار دوار تعبیه شده است که به کمک آن مواد به پشت دستگاه هدایت شوند در بعضی دستگاه ها نیز دو صفحه ستاره ای که خلاف جهت هم حرکت می کنند این عمل انجام می گیرد.

شیوه حفاری به وسیله ماشین بازویی:
حفر سنگ به وسیله ماشین بازویی طی یک از دو مکانیزم پودر کردن (Milling) و تراشه کردن (Ripping) انجام می گیرد که این دو مکانیزم به ترتیب مربوط به ماشین با برش شعاعی و برش عرضی است.

مراحل حرکت بوم در مکانیزم حفاری پودر کردن

Road Header (14)

مراحل حرکت بوم در مکانیزم حفاری تراشه کردن

حفاری با استفاده از جت آب:

در بعضی از دستگاه های بازویی، از جت آب با فشار ۷۰۰ بار و حتی بیشتر استفاده می شود که این امر آهنگ فرسایش ناخن ها را به شدت کاهش می دهد. بدین منظور در حوالی ناخن، فواره (Nozzle) آب تعبیه شده که آب ورودی را، که دارای فشار زیادی است در لحظه خروج آب از فواره، انرژی فشاری به سرعت تبدیل می شود و آب با سرعت بسیار زیاد به محل تماس نوک ناخن به سنگ برخورد می کند. استفاده از سیستم جت آب سبب می شود که آهنگ حفاری سنگ افزایش و در عین حال میزان انرژی مخصوص مصرفی و گردوغبار تولید شده کاهش یابد.

استهلاک سرمته
مقدار استهلاک سرمته یا مصرف ویژه سرمته برحسب تعداد سرمته برمتر مکعب حفاری
Cp=0.76F تاج حفار طبلکی ۰.۳۹
Cp=0.96F تاج حفار مخروطی ۰.۵۶
F = مقدار سختی سایش در مقیاس شیمازک

شکل دهی مقطع طولی تونل
رادهدری تاج مخروطی به علت شکل هندسی تاج حفار در ایجاد یک سطح صاف در جداره تونل قابلیت بسیار بالایی دارند .در رادهدر تاج طبلکی ایجاد یک سطح عاری از تضرس بسیار مشکل می باشد و حتی با استفاده از ماهرترین اپراتورها نیز حداقل ۱۰ – ۵ سانتیمتر تضرس در جداره تونل بوجود خواهد آمد

عوامل تولید گرد و غبار:
• توان حفر دستگاه
• خصوصیات فیزیکی و مکانیکی دستگاه
• شرایط زمین شناسی از قبیل رطوبت و لایه بندی
• شکل و محل ساییدگی روش سرمته ها
• کارایی سیستم آب پاش
• تاجه ای طبلکی دارای سرعت چرخش بالاتربوده و مقدار گرد و غبار تولیدی نسبت به تاج های مخروطی بیشتر است

ابزار برش
۱) سرمته های مخروطی
۲) سرمته های شعاعی بزرگ
۳) سرمته های جلو بر

۱) ابزار برش- سرمته های مخروطی
یکی از ویژگی های اصلی سرمته های مخروطی قابلیت چرخش آن در درون پایه تا زمان ساییده شدن آن می باشد. این امر باعث افزایش عمر و کارایی سرمته ها می شود

۲) ابزار برش- سرمته های شعاعی بزرگ
مهمترین ویژگی این سرمته ها دسترسی به راندمان های بالای برش همراه با کاهش میزان گرد و غبار می باشد . اندازه بزرگ این سرمته ها کاربرد آنها را در شرایط سنگی سست یا متوسط مطلوب می سازد. کاربرد سرمته های شعاعی بزرگ در سنگ های سخت می تواند موجب وارد آمدن سریع خسارت به سرمته و کاهش راندمان برش و بروز لرزهای شدید در دستگاه شود.

۳) ابزار برش- سرمته های جلو بر
این سرمته ها به گونه ای طراحی شده اند که در مقایسه با سرمته های شعاعی، نیروی محوری بیشتری را در جریان برش به سنگ منتقل می کنند.

دستگاه های رادهدر دوبازویی

یک نمونه ردهدر با دو بازو

توسعه و پیشرفت دستگاه های رادهدردوبازویی ناشی از تقاضای زیاد برای افزایش سرعت پیشروی بوده است . این دستگاه ها نرخ کندن سنگ را افزایش و زمان لازم برای حفر طول ثابتی از تونل را کاهش می دهد این نوع دستگاه برای حفر تونل هایی با سطح چهارگوش مناسب می باشد.

آزمایش های لازم برای تعیین ویژگی های حفر سنگ
در مطالعاتی که برای ارزیابی توان مصرفی صورت گرفته عوامل زیر برای ارزیابی عملکرد برش ارائه گردید :

۱) شاخص شکست:
این شاخص تعیین کننده تعداد متوسط صفحات ناپیوستگی (درزه ها، صفحات لایه بندی ، ترک ها و غیره) در هر متر از هر لایه اصلی سنگ می باشد که آن را به طور عمودی یا افقی قطع کرده است.

۲) ضریب تغییر شکل:
این ضریب معیاری جهت ارزیابی سختی سنگهای جبهه کار تونل می باشد که توسط آزمایش چکش اشمیت نشان داده می شود

۳) انرژی ویژه:
انرژی مصرفی توسط تاج حفار برای حفر واحد حجم سنگ را انرژی ویژه گویند.

نکات حاصل از آزمایشات و مشاهدات صورت گرفته:
– عملکرد دستگاه حفاری تحت تاثیر ویژگی های رفتاری توده و ماده سنگ ، مشخصات دستگاه ، مشخصات تونل و شرایط عملیاتی قرار دارد.
– در صورتی که عمل حفاری در شرایطی انجام گیرد که مشکلات تخلیه مواد خرد شده و شرایط عملیاتی مانع ایجاد نکرده باشند ویژگی های ماده سنگ بیشترین تاثیر را در عملکرد برش دستگاه از خود نشان می دهد.
– ترک های باز یا دیگر ضعفهای طبیعی در ساختار سنگ به میزان زیادی برعملکرد برش تاثیر می گذارد.
– با افزایش نرخ حفر انرژی ویژه کاهش می یابد.
– مطالعات نشان داده است با برنامه ریزی درست حرکات بازو می توان افزایش راندمان را انتظار داشت .

ابداع و توسعه تکنولوژی آبفشان در رادهدر
استفاده از آبفشان در افزایش توان حفر رادهدر در سنگ های سخت نقش بسیار موثری دارد. پاشیده شدن آب روی نوار ابزار برش و سنگ های درگیر سبب کاهش گرد و غبار ، افزایش قدرت حفر کله گاوی، کاهش استهلاک ابزار برش و کاهش خطرات احتمالی آتش سوزی می شود.

آبفشان ها را می توان به سه دسته کلی تقسیم کرد :
نسل اول : آبفشان کم فشار
نسل دوم : آبفشان فشار متوسط
نسل سوم : آبفشان فشار قوی

تشریح عملکرد آبفشان
بکاربردن آبفشان همراه با ابزار برش دو تاثیر مهم به همراه دارد:
۱. سبب سهولت بیشتر شکست سنگ شده و در نتیجه برای حفر یک سنگ مشخص نیروی کمتری به پشت ابزار برش وارد شده و توان مصرفی نیز کاهش می یابد.
۲. اثر خنک کنندگی سطح درگیر سنگ و ابزار برش. بنابراین با خنک نگه داشتن دمای ابزار برش کمک موثری در تقلیل استهلاک ابزار برش می شود.

تاثیر آبفشان در تقلیل نیروهای وارد برابزار برش:
۱) شکست سنگ توسط ابزار برش : با ایجاد ترک های ریز اولیه آغاز می شود و به تدریج با افزایش فشار وارد از ابزار برش این ترک ها گسترش یافته و منجر به جدا شدن قطعات سنگ ها می شود.
۲) پاکسازی قطعات خرد شده : باقی ماندن قطعات خرد شدن سنگ در مقابل ابزار برش سبب انتظار تنش های وارده دریک سطح بزرگتر و تعدیل آنها می شود.

مزایای این روش حفاری عبارتند از:
• حفاری و بارگیری همزمان
• سرعت پیشروی زیاد در زمین های نرم و نیمه سخت
• عدم ایجاد ترک و درزه در محیط اطراف
• عدم اضافه حفاری
• پرسنل محدود و عدم نیاز به نیروی فیزیکی پرسنل

معایب دستگاه:
• هزینه سرمایه گذاری اولیه زیاد است
• دستگاه به پرسنل ماهر نیاز دارد.
• گرد و غبار ماشین در هنگام حفاری زیاد است.
• هزینه حمل قطعات و سوار کردن ماشین زیاد می باشد.

 

برای دسترسی به بانک مقالات ، پایان نامه ها، گزارشهای کارآموزی و .... به سایت ما مراجعه نمایید.

 

worldofdanesh.etl24.com

 

برچسب‌ها: مقاله ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


می توانید دیدگاه خود را بنویسید

نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی

 
تبلیغات
[-Text1-]
منوی کاربری


عضو شوید


نام کاربری :
رمز عبور :

:: فراموشی رمز عبور؟

عضویت سریع

نام کاربری :
رمز عبور :
تکرار رمز :
ایمیل :
نام اصلی :
کد امنیتی : * کد امنیتیبارگزاری مجدد
آرشیو مطالب
تبادل لینک هوشمند
تبادل لینک هوشمند : برای تبادل لینک ابتدا مارا با عنوان دنیای مقالات و نرم افزارها وآدرس http://worldofdanesh.rozblog.com لینک نمایید سپس مشخصات لینک خود را در زیر نوشته . در صورت وجود لینک ما در سایت شما لینکتان به طور خودکار در سایت ما قرار میگیرد.

عنوان :
آدرس :
کد : کد امنیتیبارگزاری مجدد
آمار وب سایت

آمار مطالب

:: کل مطالب : 59
:: کل نظرات : 4

آمار کاربران

:: افراد آنلاین : 1
:: تعداد اعضا : 23

کاربران آنلاین


آمار بازدید

:: بازدید امروز : 37
:: باردید دیروز : 21
:: بازدید هفته : 58
:: بازدید ماه : 437
:: بازدید سال : 2,076
:: بازدید کلی : 11,558